如果任何人讓我描述一下HashMap的工作機制的話,我就簡單的回答:“基於Hash的規則”。這句話非常簡單,但是要理解這句話之前,首先我們得了解什麼是哈希,不是麼?
什麼是哈希
哈希簡單的說就是對變量/對象的屬性應用某種算法後得到的一個唯一的串,用這個串來確定變量/對象的唯一性。一個正確的哈希函數必須遵守這個準則。
當哈希函數應用在相同的對像或者equal的對象的時候,每次執行都應該返回相同的值。換句話說,兩個相等的對象應該有相同的hashcode。
注:所有Java對像都從Object類繼承了一個默認的hashCode()方法。這個方法將對像在內存中的地址作為整數返回,這是一個很好的hash實現,他確保了不同的對象擁有不同的hashcode。
關於Entry類的一點介紹
一個map的定義是:一個映射鍵(key)到值(value)的對象。非常簡單對吧。
所以,在HashMap中一定有一定的機制來存儲這些鍵值對。使得,HashMap有一個內部類Entry,看起來像這樣。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V>{ final K key; V value; Entry<K,V> next; final int hash; ...//More code goes here}
當然,Entry類有屬性用來存儲鍵值對映射。 key被final標記,除了key和value ,我們還能看到兩個變量next和hash。接下來我們試著理解這些變量的含義。
put()方法實際上做了什麼
再進一步看put方法的實現之前,我們有必要看一看Entry實例在數組中的存儲, HashMap中是這樣定義的:
/** * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two. */ transient Entry[] table;現在再來看put方法的實現。 /*** Associates the specified value with the specified key in this map.* If the map previously contained a mapping for the key, the old* value is replaced.** @param key key with which the specified value is to be associated * @param value value to be associated with the specified key* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key< /tt>.* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)*/public V put( K key, V value) {if (key == null)return putForNullKey(value);int hash = hash(key.hashCode());int i = indexFor(hash, table.length);for (Entry<K, V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {Object k;if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals( k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this);return oldValue;}} modCount++;addEntry(hash, key, value, i);return null;}
讓我們一步一步的看
首先,檢查key是否為null,如果key是null值被存在table[0]的位置,因為null 的hashcode始終為0
接下來,通過key的hashCode()方法計算了這個key的hash值,這個hash值被用來計算存儲Entry對象的數組中的位置。 JDK的設計者假設會有一些人可能寫出非常差的hashCode()方法,會出現一些非常大或者非常小的hash值。為了解決這個問題,他們引入了另外一個hash函數,接受對象的hashCode(),並轉換到適合數組的容量大小。
接著是indexFor(hash,table,length)方法,這個方法計算了entry對象存儲的準確位置。
接下來就是主要的部分,我們都知道兩個不相等的對象可能擁有過相同的hashCode值,兩個不同的對像是怎麼存儲在相同的位置[叫做bucket]呢?
答案是LinkedList。如果你記得,Entry類有一個next變量,這個變量總是指向鏈中的下一個變量,這完全符合鍊錶的特點。
所以,在發生碰撞的時候,entry對象會被以鍊錶的形式存儲起來,當一個Entry 對象需要被存儲的時候,hashmap檢查該位置是否已近有了一個entry對象,如果沒有就存在那裡,如果有了就檢查她的next屬性,如果是空,當前的entry對象就作為已經存儲的entry對象的下一個節點,依次類推。
如果我們給已經存在的key存入另一個value會怎麼樣的?邏輯上,舊的值將被替換掉。在檢測了Entry對象的存儲位置後,hashmap將會遍歷那個位置的entry鍊錶,對每一個entry調用equals方法,這個鍊錶中的所有對像都具有相同的hashCode()而equals方法都不等。如果發現equals方法有相等的就執行替換。
在這種方式下HashMap就能保證key的唯一性。
get方法的工作機制
現在我們已經了解了HashMap中存儲鍵值對的機制。下一個問題是:怎樣從一個HashMap中查詢結果。
其實邏輯跟put是一樣的,如果傳入的key有匹配就將該位置的value返回,如果沒有就返回null.
/*** Returns the value to which the specified key is mapped,* or {@code null} if this map contains no mapping for the key.** <p>More formally, if this map contains a mapping from a key* {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null :* key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise * it returns {@code null}. (There can be at most one such mapping.)** <p>A return value of {@code null} does not <i>necessarily</i>* indicate that the map contains no mapping for the key; it's also* possible that the map explicitly maps the key to {@code null}.* The {@link #containsKey containsKey} operation may be used to* distinguish these two cases.** @see #put (Object, Object)*/public V get(Object key) {if (key == null)return getForNullKey();int hash = hash(key.hashCode());for (Entry<K,V> e = table [indexFor(hash, table.length)];e != null;e = e.next) {Object k;if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key. equals(k)))return e.value;}return null;}
上面的代碼看起來跟put()方法很像,除了if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))。
注意點